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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivo de controle triac econômico. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação O dispositivo é projetado para produtos de automação residencial compactos e econômicos. Ele conecta e desconecta de forma independente uma ou mais cargas à rede elétrica de 220 Vca, dependendo de um sinal lógico externo. Neste caso, o pulso que controla o triac é formado com uma duração mínima suficiente para abri-lo [1]. Além disso, é fornecida a ligação dos momentos de ligação da carga aos momentos em que a tensão da rede passa por zero, e a carga sempre recebe um número inteiro de períodos da tensão da rede. Isso reduz o nível de interferência de comutação, o que é especialmente importante para cargas de alta potência, e também garante a ausência de um componente direto da corrente de carga.
Na fig. 1 mostra um diagrama de um dispositivo para controle independente de duas cargas. A carga 1 é comutada pelo triac VS2. É controlado pelos elementos DD1.1, DA1, VD2, VD3, R7, R9, R11, R12. Da mesma forma, a carga 2 é comutada pelo triac VS3, que é controlado pelos elementos DD1.2, DA2, VD4, VD5, R8, R10, R13, R14. Então você pode controlar qualquer número de cargas, enquanto C1, R1-R3 são comuns a todos. Os elementos R4-R6, C2-C4, VD1, VD6, VD7, VS1, DA3 formam uma fonte de alimentação, cuja tensão também é fornecida a um dispositivo de controle externo. Ele fornece uma tensão de saída de 12 V em uma corrente de carga de até 100 mA. O bloco funciona com base no princípio da fonte de alimentação descrita no artigo [2] com um capacitor de lastro e uma unidade limitadora de tensão de saída em um diodo zener e um transistor análogo de um trinistor. Mas, em vez de um análogo do trinistor, é usado um dispositivo real VS1, conforme mostrado na Fig. 1. No meu artigo anterior [3], é descrita uma unidade de controle triac no temporizador KR1441VI1 com uma duração fixa de pulsos de controle e, portanto, seu uso no caso de controle de carga com um componente indutivo é difícil. Este artigo remove essa limitação. As cargas podem ser lâmpadas fluorescentes compactas ("economia de energia") com reator eletrônico. Se a lâmpada economizadora de energia conectada ao dispositivo piscar periodicamente no estado desligado, tente selecionar um triac com uma corrente de fuga mais baixa e, se isso falhar, desvie a lâmpada com um resistor ou capacitor, conforme recomendado no artigo [4]. Os gatilhos do chip DD1 são usados para sincronizar os momentos em que os triacs são ligados com as transições de tensão da rede até zero. A entrada D de cada gatilho é o controle - um sinal é aplicado a ela, que determina se a carga correspondente é ligada ou desligada. O divisor R2R3 fornece o recebimento de pulsos de clock para as entradas C dos gatilhos nos momentos em que a tensão instantânea na rede passa por zero e cresce (no fio superior da rede em relação ao inferior). Assim, os pulsos do clock seguem na frequência de 50 Hz em sincronismo com a rede. No momento em que o equipamento é conectado à rede, um impulso através do circuito R1C1 configura o equipamento para que todas as cargas sejam desconectadas. Vamos considerar a operação do dispositivo usando o exemplo de comutação da carga 1. Após ligar a energia, o gatilho DD1.1 é definido para um estado de nível alto na saída inversa e um nível baixo na saída direta. Aqui e abaixo, os níveis lógicos são indicados em relação à linha de alimentação de -12 V. Este gatilho é definido para o mesmo estado quando sua entrada D (pino 5) é conectada ao fio de alimentação negativo após um pulso de clock chegar na entrada C ( pino 3). Diodos VD2 e VD3 abertos. Um nível alto através do diodo VD2 é alimentado na entrada E (sinal de habilitação de partida - saída 4) do temporizador DA1, e um nível baixo é definido em sua entrada S. Como resultado, a saída do temporizador DA1 (pinos 3 e 7 conectados) é ajustada para um nível alto. Nenhuma corrente flui através do eletrodo de controle do triac VS2, o triac está fechado, a carga 1 está desligada. Ao conectar a entrada D do gatilho DD1.1 com um fio de alimentação positivo após um pulso de clock chegar à entrada C, o gatilho é definido para um estado de nível alto na saída direta e um nível baixo na saída invertida. Os diodos VD2 e VD3 são fechados. O estado do temporizador DA1 é determinado pelos valores de tensão nas saídas do divisor R11R7R9, que são conectados às entradas E e S do temporizador. As resistências dos resistores deste divisor são selecionadas para que uma corrente flua através do eletrodo de controle do triac VS2 quando o valor absoluto da tensão U2-i entre seus eletrodos 2 e 1 excede 9,8 V. A entrada E do timer tem prioridade maior que S, e S tem prioridade maior que R. A entrada R do timer é conectada ao positivo de sua fonte de alimentação. Portanto, o temporizador está em um estado baixo na saída, se isso não for impedido pelos sinais nas entradas E e S. Enquanto o valor absoluto da tensão U2-1 for menor que 9,8 V, um nível alto em a entrada E habilita a configuração da entrada S. A tensão de nível baixo de entrada S define o temporizador para um estado de saída alto. Nenhuma corrente flui através do eletrosimistor de controle VS2, a carga 1 é desabilitada. Se a tensão U2-i for maior que +9,8 V, então a tensão na entrada S excede o limite de comutação, então o sinal da entrada R muda o temporizador para um estado baixo na saída. A corrente flui do eletrodo de controle do triac VS2 através do resistor limitador de corrente R12 para a saída do temporizador. O Triac VS2 abre e conecta a carga 1 à rede. Se U2-1 for menor que -9,8 V, ambos E e S são conduzidos para baixo. Uma entrada baixa E muda a saída do temporizador para baixo. A corrente flui do eletrodo de controle do triac VS2 através do resistor limitador de corrente R12 para a saída do temporizador. O Triac VS2 abre e conecta a carga 1 à rede. Depois de abrir o triac VS2, a tensão nele cai quase a zero, fazendo com que o temporizador DA1, conforme descrito acima, entre em estado alto na saída, a corrente através do eletrodo de controle do triac VS2 pare, resultando no controle econômico do triac. Caso seja necessário que a carga 1 seja ligada após a entrada D do acionador DD1.1 ser conectada ao fio negativo de alimentação, e desligada - ao positivo, a conexão das entradas S e R, bem como as saídas deste gatilho, é invertida. Os resistores R12 e R14 definem a corrente dos eletrodos de controle dos triacs, que chega a 100 mA para a resistência de 100 Ohm indicada no diagrama. Esta corrente é suficiente para abrir a maioria dos triacs KU208G e todos os TS106-10-4. Se os triacs usados forem selecionados para abrir com uma corrente de 50 mA ou triacs externos MAC16D ou BTA216-500V forem instalados, com garantia de abertura com uma corrente de 50 mA, a resistência dos resistores R12 e R14 poderá ser aumentada a 200 ohms. Como o triac é controlado por uma tensão de polaridade negativa no eletrodo de controle em relação ao seu eletrodo 1 conectado a um fio comum, uma tensão de polaridade negativa é necessária para alimentar o dispositivo. O dispositivo proposto também pode ser alimentado a partir da fonte de alimentação do dispositivo de controle, cuja saída é conectada ao capacitor C4, observando a polaridade. Neste caso, os elementos R4-R6, C2, C3, VD1, VD6, VD7, VS1, DA3 não estão instalados. Na ausência de um componente indutivo perceptível na carga, o dispositivo consome uma corrente de cerca de 200 ... 300 μA por carga. No entanto, para uma partida confiável, a fonte de alimentação deve fornecer pelo menos 6 mA de corrente de saída para a carga. Esteja ciente da conexão galvânica à rede e tome precauções. O dispositivo deve ser colocado em uma caixa isolada e não conectado diretamente a outros dispositivos, exceto aqueles que ele comuta. Para melhorar a segurança elétrica, recomenda-se que o fio da rede, que é comum, seja ligado ao "zero", o outro fio da rede à "fase", conforme o esquema.
Se o dispositivo de controle gera sinais lógicos de polaridade positiva em relação ao fio comum, eles são alimentados por um dispositivo correspondente, cujo circuito é mostrado na fig. 2. A resistência do resistor R1 (em quiloohms) é calculada pela fórmula R1 = (Uvx1-0,7 V) / 0,1 mA, onde UBX1 é a tensão do sinal de alto nível de polaridade positiva (em volts). No denominador da fórmula - a corrente nominal máxima através deste resistor é de 0,1 mA. Indicado na fig. 2, sua resistência corresponde ao alto nível do sinal TTL.
Se o dispositivo de controle não tiver fonte de alimentação própria, ele poderá ser alimentado por uma fonte de alimentação bipolar com um capacitor de lastro, cujo circuito é mostrado na fig. 3. É classificado para corrente de saída de até 100mA por tensão. O dispositivo de controle é alimentado pela tensão positiva e o proposto é alimentado pela tensão negativa. É indesejável substituir o chip HEF4013BP por análogos, pois suas entradas de contagem são equipadas com gatilhos Schmitt. No entanto, é possível usar outros microcircuitos estranhos da série 4013B. Em casos extremos, o K561TM2 também pode ser usado, mas um diodo Schottky KD3A, KD11A, KD7B ou 923N922-922N1 (ânodo ao pino 17) deve ser conectado entre os pinos 1, 19 e pino 7, o que evita que a corrente flua através da proteção interna diodos. Embora esta corrente não exceda o valor de 561 mA permitido para a série K10, ela leva a um funcionamento incorreto do microcircuito. Os temporizadores KR1441VI1 podem ser substituídos por ICM7555IPA, ILC555N, GLC555 importados semelhantes. Também é possível usar temporizadores duplos, como GLC556, ICM7556IPD. Um estabilizador integrado com uma tensão de saída de -12 V (DA3 na Fig. 1 e DA2 na Fig. 3) pode ser da série KR1168EN12, KR1199EN12 ou do tipo importado 79L12. O chip KR1170EN5 (DA1 na Fig. 3) é intercambiável com um 2931AZ-5 analógico. Transistor VT1 (ver Fig. 2) - qualquer um da série KT3107. O triac MAC97A4 (VS1 na Fig. 3) pode ser substituído pelo MAC97A6, MAC97A8, bem como por qualquer um da série VT131. Trinistor VS1 (ver Fig. 1) - qualquer uma das séries KU251, MCR100, VT149. Os diodos VD1, VD7 na Fig. 1 e VD3, VD4 na Fig. 3 são das séries KD105, 2D212, KD212 (exceto para KD212B e KD212G), D237 (exceto para D237V, D237G e D237L), KD243, 1N4001 - 1 N4007 . Os diodos KD521A podem ser substituídos por outros de silício de baixa potência. diodo zener KS216Zh (VD6 na Fig. 1) pode ser substituído por 2S216Zh, KS508V, 1 N4703, BZX55-C16. A tensão de estabilização do diodo zener utilizado deve estar na faixa de 15,5 ... 16,5 V com uma corrente de 2 mA. São importados capacitores com capacidade de 3,3 microfarads com tensão nominal de 400 V (C2 na Fig. 1 e C1 na Fig. 3), marcados como "AC", destinados à inclusão em circuito de corrente alternada. Literatura
Autor: K. Gavrilov
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